CN111452260B - 用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法及其成型模具 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法及其成型模具，所述模具包括构造有凹模的上模(1)以及构造有与所述凹模相配合的凸模的下模(2)，所述下模(2)包括模座(21)、凸起(22)和第一活块(23)，所述凸起(22)固定在该模座(21)上，所述第一活块(23)可拆卸地安装在所述下模(2)的凸起(22)上以形成用于成型所述金属复合材料的型腔的所述凸模，所述成型模具还包括用于在所述金属复合材料的型腔侧壁上成型出通孔的第二活块(3)，该第二活块(3)可拆卸地安装在所述第一活块(23)上。

Description

用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法及其成型 模具

技术领域

本公开涉及金属复合材料技术领域，具体地，涉及一种金属复合材料的通孔成型方法及其成型模具。

背景技术

碳纤维金属复合材料是目前已得到广泛应用的轻量化材料，其原理是通过将碳纤维材料加热固化的方式结合到金属以形成高强度的新型材料，现有技术中，对于碳纤维复合材料制件的通孔加工的成型方法是对碳纤维复合材料单独成型，主要有两种方式，如图1所示，其中一种方式是直接成型完整侧壁，成型后对侧壁二次加工成通孔，使用该种方式加工通孔时，可能会破坏外层制件的金属部分，造成制件损伤；如图2所示，另一种方式是在模具上对应侧壁通孔位置增加活块，直接成型出通孔特征，使用该种方式时，制件可能会与下模活块的凸起干涉从而导致模具无法合模。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的通孔成型方法及其成型模具，通过使用该成型模具和成型方法能够有效地实现对金属复合材料通孔的快速成型。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型模具，所述模具包括构造有凹模的上模以及构造有与所述凹模相配合的凸模的下模，所述下模包括模座、凸起和第一活块，所述凸起固定在该模座上，所述第一活块可拆卸地安装在所述下模的凸起上以形成用于成型所述金属复合材料的型腔的所述凸模，所述成型模具还包括用于在所述金属复合材料的型腔侧壁上成型出通孔的第二活块，该第二活块可拆卸地安装在所述第一活块上。

可选地，所述第一活块上形成有用于供所述第二活块插入的第一安装插槽。

可选地，所述第二活块上设有用于脱模的顶丝或螺纹孔，所述顶丝或螺纹孔的延伸方向与所述第二活块的安装方向相同。

可选地，所述第二活块构造为圆柱结构，该圆柱结构上沿轴向形成有多个用于脱模的螺纹孔。

在本公开的另一方面，还提供一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法，包括以下步骤：

a、在预留第一通孔的金属材料的内腔铺贴预留第二通孔的碳纤维预浸料，以形成所述金属复合材料制件，其中第一通孔和第二通孔大致对齐；

b、设置如上所述的成型模具，将第一活块安装在所述模座上，以形成所述凸模，并将第二活块安装到第一活块上，并且所述第二活块凸出于所述第一活块的高度等于所述金属复合材料制件的厚度；

c、将所述金属复合材料制件铺设在上模和下模之间；

d、合模，以在所述金属复合材料制件上所述第二活块的设置位置成型出所述型腔，在合模过程中，所述第二活块从第一通孔和第二通孔中穿过后并不外露；

e、对所述金属复合材料制件进行加热固化；

f、模具脱模，从所述金属复合材料制件上拆除所述凸模和第二活块；

g、修整，以获得成型后的金属复合材料。

可选地，在步骤b中，所述第二活块通过顶丝固定在所述第一活块的侧壁上的安装插槽中。

可选地，在步骤f中，所述金属复合材料、第二活块和第一活块首先共同脱出所述下模，然后将所述第二活块和第一活块分别从所述金属复合材料的两侧进行拆卸。

可选地，在步骤f中，操作所述第二活块上的顶丝，使得第二活块与所述第一活块分离并脱出所述金属复合材料制件。

可选地，步骤g后，设置另外的第一活块和第二活块，并重复所述步骤b、c、d、e、f、g。

通过上述技术方案，该用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型模具可以不通过二次加工，通过在金属复合材料制件的预留通孔处安装第二活块，以限制碳纤维复合材料流动封堵预留通孔，从而在后续的加热固化工艺中能够直接对金属复合材料制件的碳纤维预浸料快速、有效地成型出通孔特征，并且第二活块不会与上模发生干涉，以使该成型模具能够顺利地合模。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是背景技术中第一种通孔成型方式的模具结构示意图；

图2是背景技术中第二种通孔成型方式的模具结构示意图；

图3是本公开一种实施方式提供的该成型模具合模时的结构示意图；

图4是本公开一种实施方式提供的该成型模具脱模时的结构示意图。

附图标记说明

1-上模，2-下模，21-模座，211-第二安装插槽，22-凸起，23-第一活块，231-第一安装插槽，3-第二活块，4-金属复合材料制件，41-金属材料，42-碳纤维预浸料。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是以相应附图的图面方向为基准而定义的，“内、外”是指相对于对应部件本身轮廓而言的内、外。但本领域技术人员能够理解的是，上述方位词仅用于解释和说明本公开，并不用于限制。此外，所使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。

针对上述金属复合材料的通孔成型方法的不足，在本公开中，如图3和图4所示，提供一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型模具，模具包括构造有凹模的上模1以及构造有与凹模相配合的凸模的下模2，下模2包括模座21、凸起22和第一活块23，凸起22固定在该模座21上，第一活块23可拆卸地安装在下模2的凸起22上以形成用于成型金属复合材料的型腔的凸模，成型模具还包括用于在金属复合材料的型腔侧壁上成型出通孔的第二活块3，该第二活块3可拆卸地安装在第一活块23上。

基于此，该成型模具在合模时，操作人员可以先将第一活块23安装在凸起22上，再将第二活块3沿该金属复合材料的通孔处插入安装到第一活块23中，其中，在第二活块3安装到第一活块23后，第二活块3远离第一活块23的一端不露出该金属复合材料制件4的通孔，在合模时上模1不会与第二活块3发生干涉，以使上模1与下模2能够顺利地合模，需要说明的是，该金属复合材料制件4可以在该碳纤维预浸料42的表面预留出金属复合材料制件4中的碳纤维预浸料42及胶膜铺贴在金属材料41的内壁上，并通过加工预留出通孔外轮廓形状，以便于后续可以将第二活块3顺利地从碳纤维预浸料42的通孔处穿过，从而该第二活块3可以限制碳纤维预浸料42的流动，使碳纤维预浸料42不会因流动封堵预留通孔，便于后续加热固化成型出金属复合材料制件4的通孔特征。

通过上述技术方案，该用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型模具可以不通过二次加工，通过在金属复合材料制件4的预留通孔处安装第二活块3，以限制碳纤维复合材料42流动封堵预留通孔，从而在后续的加热固化工艺中能够直接对金属复合材料制件4的碳纤维预浸料41快速、有效地成型出通孔特征，并且第二活块3不会与上模1发生干涉，以使该成型模具能够顺利地合模。

可选地，第一活块23上形成有用于供第二活块3插入的第一安装插槽231。也就是说，操作人员可以将金属复合材料制件4安装到下模2的凸起22上之后，再将第二活块3插入到第一活块23上，以能够避免该金属复合材料制件4安装到凸起22上时发生干涉，而导致该成型模具出现无法合模的情况。

在安装时，作为一种可选的实施方式，第二活块3上设有用于脱模的顶丝或螺纹孔，顶丝或螺纹孔的延伸方向与第二活块3的安装方向相同。也就是说，第二活块3可以通过顶丝安装到第一活块23上以限制第二活块3的转动，或者在第二活块3的外周沿其轴向设置外螺纹，在第一活块23上设置于该外螺纹配合的内螺纹，以将第二活块3通过螺纹配合的方式安装固定在第一活块23上。

可选地，第二活块3构造为圆柱结构，该圆柱结构上沿轴向形成有多个用于脱模的螺纹孔。可以理解的是，在脱模时，操作人员可以使用扳手将第二活块3从远离第一活块23的方向旋出，从而能够避免脱模时碳纤维预浸料42承载与金属材料41剥离方向的外应用力。

在本公开中，为了便于将第一活块23更好地安装在下模2中，如图3和图4所示，凸起22和模座21之间形成有用于第一活块23插入的第二安装插槽211。在安装时，操作人员可以以卡接、螺纹连接或插接等方式将第一活块23插入第二安装插槽211中，以保证第一活块23可以稳定地安装在下模2中，从而能够保证对该金属复合材料制件4通孔成型的效率和工艺的平稳性。

在本公开的另一方面，还提供一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法，包括以下步骤：

a、在预留第一通孔的金属材料41的内腔铺贴预留第二通孔的碳纤维预浸料42，以形成金属复合材料制件4，其中第一通孔和第二通孔大致对齐；

b、设置上述成型模具，将第一活块23安装在模座21上，以形成凸模，并将第二活块3安装到第一活块23上，并且第二活块3凸出于第一活块23的高度等于金属复合材料制件4的厚度；

c、将金属复合材料制件4铺设在上模1和下模2之间；

d、合模，以在金属复合材料制件4上第二活块3的设置位置成型出型腔，在合模过程中，第二活块3从第一通孔和第二通孔中穿过后并不外露；

e、对金属复合材料制件4进行加热固化；

f、模具脱模，从金属复合材料制件4上拆除凸模和第二活块3；

g、修整，以获得成型后的金属复合材料。

这里，需要说明的是，在步骤a中，该金属复合材料制件4的碳纤维预浸料42为树脂材料，通过胶膜铺贴在金属材料41的内腔，其中，操作人员可以在该金属复合材料制件4的金属材料41上预留出第一通孔，在碳纤维预浸料42上预留出第二通孔，以便于第二活块3可以穿过第一通孔和第二通孔，并限制该碳纤维复合材料42流动封堵第二通孔，使后续该金属复合材料制件4在加热固化工艺中成型出通孔。其中操作人员可以在该通孔位置预浸料距边缘预留少量空间，避免该碳纤维预浸料42在加热固化前直接溢出到成型模具各组件间隙影响通孔成型的尺寸及成型模具脱模；但是通过预留少量空间可以使该碳纤维预浸料42少量溢出，从而可以防止外界的少量水气进入金属材料41与碳纤维预浸料42之间界面的风险，以确保连接强度与连接效果。

可选地，在步骤b中，第二活块3通过顶丝固定在第一活块23的侧壁上的安装插槽中。在安装时，第一活块23和第二活块3可以均设有供所述顶丝穿过的螺纹孔，操作人员可以将顶丝以螺纹连接的方式安装到第一活块23和第二活块3中，并最终抵顶在安装插槽中以固定第二活块3。

可选地，在步骤c中，操作人员可以先将第一活块23插入到第二安装插槽211中以结合凸起22形成凸模，随后可以将该金属复合材料制件4套装在该凸模上，保证该金属复合材料制件4的内侧壁可以充分地贴合在该凸模的外表面，从而有利于该金属复合材料制件4的通孔成型。

在步骤d中，第二活块3从金属复合材料制件4的第一通孔和第二通孔穿过后，卡接在第二通孔中，并使第二活块3抵顶在第一活块23的侧壁上。也就是说，在安装第二活块3时，操作人员可以将第二活块3卡接在该金属复合材料制件4的第二通孔中，以使第二活块3能够限制碳纤维预浸料42流动到一起将预留的第二通孔封堵，以使碳纤维预浸料42在后续加热固化的工艺中以保留第二通孔而成型出最终的通孔特征。

此外，操作人员将第二活块3靠近第一活块23的一侧抵顶在第一活块23上，该成型模具在合模时，上模1和金属复合材料制件4会下压到凸起22与第一活块23共同形成的凸模上，其中，在第二活块23安装到第一活块23后，第二活块23远离第一活块23的一端不露出该金属复合材料制件4的通孔，在合模时上模1不会与第二活块23发生干涉，从而能够保证第二活块3安装在第一活块23上的稳定性的同时，又能避免该成型模具在合模时使金属复合材料制件4与第二活块3发生干涉。

可选地，在步骤f中，所述金属复合材料、第二活块3和第一活块23首先共同脱出所述下模2，然后将第二活块3和第一活块分别从金属复合材料制件4的两侧进行拆卸。在脱模时，操作人员可以使用扳手将第二活块3的顶丝旋出，在旋出的过程中，顶丝会带动第二活块3沿其轴向朝远离第一活块23的方向脱出，从而能够避免第二活块3与第一活块21一起沿该金属复合材料制件4的内侧方向脱出，避免碳纤维预浸料42承载与金属材料41剥离方向的外应用力而破坏加热固化后的碳纤维预浸料42。

在本公开中，在步骤f中，操作第二活块上的顶丝，使得第二活块3与第一活块23分离并脱出金属复合材料制件4。也就是说，操作人员可以在通孔成型后拆卸第二活块3使通孔露出，以免除对碳纤维复合材料42的二次加工而对金属材料41造成破坏。

可选地，，步骤g后，设置另外的第一活块23和第二活块3，并重复所述步骤b、c、d、e、f、g。具体地，对该金属复合材料制件4通过合模加温加压固化后，脱模时，如图4所示，第一活块23、第二活块3和金属复合材料制件4整体脱出该成型模具，在第一活块23和第二活块3脱出该金属复合材料制件4的同时，清理阴阳模，并放入另一组第一活块23和第二活块3，开始准备下套产品的制作加工，需要说明的是，另一活块和在用的是同样的，脱模时活块随制件离开模具主体，制件上脱出第一活块23和第二活块3时，操作人员可以将另一组第一活块23和第二活块3安装到下模2上，进入下一个制作循环，从而能够极大地提升该成型模具的运转效率和该金属复合材料制件4的通孔成型效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型模具，其特征在于，所述模具包括构造有凹模的上模(1)以及构造有与所述凹模相配合的凸模的下模(2)，所述下模(2)包括模座(21)、凸起(22)和第一活块(23)，所述凸起(22)固定在该模座(21)上，所述第一活块(23)可拆卸地安装在所述下模(2)的凸起(22)上以形成用于成型所述金属复合材料的型腔的所述凸模，所述成型模具还包括用于在所述金属复合材料制件的型腔侧壁上成型出通孔的第二活块(3)，该第二活块(3)可拆卸地安装在所述第一活块(23)上。

2.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述第一活块(23)上形成有用于供所述第二活块(3)插入的第一安装插槽(231)。

3.根据权利要求1或2所述的成型模具，其特征在于，所述第二活块(3)上设有用于脱模的顶丝或螺纹孔，所述顶丝或螺纹孔的延伸方向与所述第二活块(3)的安装方向相同。

4.根据权利要求1或2所述的成型模具，其特征在于，所述第二活块(3)构造为圆柱结构，该圆柱结构上沿轴向形成有多个用于脱模的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述凸起(22)和模座(21)之间形成有用于所述第一活块(23)插入的第二安装插槽(211)。

6.一种用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在预留第一通孔的金属材料(41)的内腔铺贴预留第二通孔的碳纤维预浸料(42)，以形成所述金属复合材料制件(4)，其中第一通孔和第二通孔大致对齐；

b、设置根据权利要求1-5中任意一项所述的成型模具，将第一活块(23)安装在所述模座(21)上，以形成所述凸模，并将第二活块(3)安装到第一活块(23)上，并且所述第二活块(3)凸出于所述第一活块(23)的高度等于所述金属复合材料制件(4)的厚度；

c、将所述金属复合材料制件(4)铺设在上模(1)和下模(2)之间；

d、合模，以在所述金属复合材料制件(4)上所述第二活块(3)的设置位置成型出所述型腔，在合模过程中，所述第二活块(3)从第一通孔和第二通孔中穿过后并不外露；

e、对所述金属复合材料制件(4)进行加热固化；

f、模具脱模，从所述金属复合材料制件(4)上拆除所述凸模和第二活块(3)；

g、修整，以获得成型后的金属复合材料。

7.根据权利要求6所述的成型方法，其特征在于，在步骤b中，所述第二活块(3)通过顶丝固定在所述第一活块(23)的侧壁上的安装插槽中。

8.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于，在步骤f中，所述金属复合材料、第二活块(3)和第一活块(23)首先共同脱出所述下模(2)，然后将所述第二活块(3)和第一活块分别从所述金属复合材料的两侧进行拆卸。

9.根据权利要求8所述的成型方法，其特征在于，在步骤f中，操作所述第二活块(3)上的顶丝，使得第二活块(3)与所述第一活块(23)分离并脱出所述金属复合材料制件(4)。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤g后，设置另外的第一活块(23)和第二活块(3)，并重复所述步骤b、c、d、e、f、g。

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